何燕華 劉延剛

海軍軍醫(yī)大學海軍醫(yī)學系 上海 200433

微生物學是一門研究微生物生命活動規(guī)律及其應用技術的學科[1]。醫(yī)學微生物學是微生物學最重要的組成部分,是醫(yī)學專業(yè)一門重要的基礎課程。醫(yī)學有關的致病微生物是它的主要研究對象,包括生物學特性、致病機理、機體的抗感染免疫、實驗室診斷及特異性預防,以控制和消滅感染性疾病、保障人類健康為目的[2]。醫(yī)學微生物學實驗是醫(yī)學微生物學教學必不可少的組成部分,其不僅是鞏固并加深醫(yī)學生理解醫(yī)學微生物學理論知識、掌握實驗操作技能、熟悉各類常用儀器設備的重要環(huán)節(jié),還是培養(yǎng)學生獨立操作、獨立思考并解決問題能力的重要手段[3]。隨著新時代下教育理念的變化,傳統(tǒng)的醫(yī)學微生物學實驗教學方式暴露出越來越多的問題。首先,傳統(tǒng)實驗教學往往過于注重理論知識的傳授,而對學生的實踐操作能力的培養(yǎng)考慮得還不夠。學生在課堂上很少有機會對微生物進行檢測和鑒定,無法真正理解和掌握實驗過程及其意義。其次,傳統(tǒng)實驗教學中的實驗操作內容和方法相對單一,缺乏多樣性和創(chuàng)新性。學生在每次實驗中面臨著類似的實驗操作,導致實驗的學習效果不理想。

針對上述問題,我們認為有必要對醫(yī)學微生物學實驗教學模式進行改革與探索。改革與探索醫(yī)學微生物學實驗教學模式不僅僅是一項教育改革的任務,更是對學生培養(yǎng)質量的一種保障。通過這次改革與探索,我們希望能夠培養(yǎng)出更多具備創(chuàng)新精神和實踐能力的醫(yī)學人才,為醫(yī)學微生物學領域的發(fā)展做出貢獻。同時,我們也希望通過這次改革與探索,為其他學科的實驗教學提供一定的參考和借鑒,推動整個教育領域的進步。通過貫徹新的教育理念,引入先進的教學方法,根據專業(yè)培養(yǎng)目標制定實驗內容,我們有理由相信,醫(yī)學微生物學實驗教學的質量和效果將得到極大的提升,為培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的醫(yī)學人才做出積極的貢獻。

1 調整課時設置

以前本校本科醫(yī)學微生物學總課時數為54學時,其中實驗課僅15學時,實驗課時數占醫(yī)學微生物學課總學時的28%。培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度和基本的實驗操作是醫(yī)學微生物學實驗課的重點,比如細菌的形態(tài)結構、光學顯微鏡的使用(包括油鏡的使用)、革蘭染色、抗酸染色、細菌接種、藥敏實驗、腸道致病菌分離鑒定、病毒血凝實驗等,這些經典的微生物學實驗內容是任何微生物相關工作者,或者更前沿的醫(yī)學相關專業(yè)科學研究工作者都應具備的基本技能。以前的課程設置以驗證性的單一實驗模式與獨立的實驗技能為主,與其他學科實驗內容上有重復現象,可能這樣的安排是保證了對學生基本實驗操作能力的訓練,也便于對理論知識的掌握,但在學生獨立思考問題及解決問題能力的培養(yǎng)方面還比較欠缺。我們通過去全國各地醫(yī)學類本科院校調研,對醫(yī)學微生物學教學學時和內容做了大改革。調整后,本校本科醫(yī)學微生物學實驗課時數增加了6學時,由原來的15學時增加到21學時,提高了實驗課占總學時比例。其中,簡單的驗證性實驗9學時(包括多媒體示范教學),綜合設計性實驗12學時。

2 優(yōu)化教學內容

2.1 將實驗室生物安全概論納入實驗教學體系

實驗室生物安全是生物安全的重要內容之一,是醫(yī)學高校實驗室管理的重要內容,關系到師生的生命安全[4]。通過制定實驗室生物安全管理制度,加強生物安全教育、培訓和考核,才能有效提高師生的生物安全意識,預防和減少生物安全事故發(fā)生。

醫(yī)學微生物實驗室是教師開展醫(yī)學微生物學的實驗教學和科研工作的重要場所,實驗教學和科研過程中一定會接觸到化學藥品、微生物、實驗動物等,這對師生人身安全、社會公共安全和環(huán)境生態(tài)安全造成極大的安全隱患。為了盡可能地避免生物安全事故的發(fā)生,本校醫(yī)學微生物學實驗課教學改革后,在第一節(jié)實驗課上增加了介紹生物安全基本知識,如病原微生物分類等級、實驗室生物安全防護級別、自我防護、消毒、實驗室相關感染的原因、實驗室廢棄物的正確處理等各種標準化、規(guī)范化的實驗操作。根據過去實驗室發(fā)生的生物安全事故的典型案例,教師講解醫(yī)學微生物學實驗室規(guī)則、注意事項以及處理生物安全事故的方法。學生通過學習樹立正確的生物安全觀,養(yǎng)成良好的實驗習慣,防止出現安全事故。

2.2 多學科相融合,培養(yǎng)學生綜合能力

醫(yī)學微生物本身作為一門基礎性學科,同時也是學科體系中的重要組成部分。一方面,醫(yī)學微生物學在實驗過程中及結果處理上離不開相關學科的各種知識;另一方面,各學科需要醫(yī)學微生物學作為醫(yī)學檢測和診斷的重要工具。例如,病毒分離培養(yǎng)及鑒定方面離不開細胞生物學和分子生物學等相關知識。而有些疾病可以通過醫(yī)學微生物學實驗對病原體培養(yǎng)、檢測等方法進行診斷,例如肺結核診斷的金標準就是通過取出病人分泌物如痰液或者肺內病灶進行細菌學檢查,包括涂片檢查、分枝桿菌分離培養(yǎng)和分子生物學檢查,結核分枝桿菌結果呈陽性,則可以診斷為肺結核。通過多學科在教學及科學研究方面的交叉融合,設計出的實驗教學內容連貫有序,便于學生對醫(yī)學專業(yè)課內容的融會貫通,有利于學生綜合能力的培養(yǎng)。

2.3 開展綜合設計性實驗,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

醫(yī)學微生物學是一門技術性極強的實驗學科,其獨特的實驗技術在學科的發(fā)展中占據主導地位[5]。以前,由于實驗課時少、實驗設備沒有及時更新等因素的限制,實驗操作內容十分簡單,學生無法將實驗操作與理論知識聯系起來,不利于培養(yǎng)學生實驗設計和數據分析能力。本次實驗教學改革,通過重組實驗內容,將教學內容和科研過程融合在一起,學生查閱文獻、設計實驗方案、實驗前材料準備、動手做實驗、對結果分析以及實驗報告的撰寫等各方面的能力都得到鍛煉。例如,以前實驗課程中學生只操作血凝實驗,流感病毒雞胚接種和病毒致細胞病變均只作為展示內容,這樣的展示性內容學生學完后印象不深,因此在新版實驗指導中我們進行了調整,改為“乙型腦炎病毒減毒疫苗制備”,使學生能夠完成從實驗設計,到進出實驗室、消毒滅菌、細胞培養(yǎng)、病毒接種與培養(yǎng)、細胞病變觀察、病毒液收獲與鑒定、病毒滴度測定等,再到實驗結果分析討論,最后書寫報告書等一連貫的科研過程。通過學習,學生科研能力大大提升,醫(yī)學微生物學實驗中病毒標本處置、細胞病變觀察、病毒分離培養(yǎng)和鑒定等內容讓學生牢牢掌握;同時應用理論課學習的如聚合酶鏈反應鑒定病毒技術、空斑法測定病毒滴度等。綜合設計性實驗從方案設計到最后的實驗報告書寫,使得學生能夠保持一種積極主動的態(tài)度,激發(fā)了他們對未知事物的探索欲。同時,學生的獨立性、創(chuàng)新性得到培養(yǎng),使其具備了初步的科研能力。

3 多媒體教學引入實驗教學,實現了教學的直觀性

微生物具有體積極其微小、肉眼看不見、摸不著等特點,知識點非常抽象。實驗課如果只是教師在黑板上畫一些簡圖,很難掌握其形態(tài)特征,學生必定會覺得單調與枯燥,不易理解。而利用多媒體制作出適合實驗教學的視聽課件,內容更直觀、生動、形象,趣味性強,便于學生記憶、理解,達到事半功倍的效果。例如:細菌芽孢直徑及在菌體內的位置隨菌種不同而不同,可以利用芽孢的特點對細菌進行鑒別。肉毒梭菌的芽孢比菌體大,橢圓形,位于菌體次末端,使細菌呈網球拍狀;破傷風梭菌的芽孢比菌體大,正圓形,位于頂端,使菌體呈鼓棒樣;炭疽芽孢桿菌的芽孢比菌體小,卵圓形,位于菌體中央[2]。這些特殊結構在傳統(tǒng)實驗教學中只能文字抽象地描述,學生學完后沒有直觀上的認識,而多媒體圖片能展示出它們生動的形態(tài)特征。觀察細菌的運動實驗,具體的操作是將含有細菌的液體培養(yǎng)基滴在潔凈的蓋玻片上,光學顯微鏡置于暗視野下觀察鞭毛是否存在,而細菌的運動受溫度影響較大,在溫度偏低時,細菌運動不活潑,不利于觀察。此實驗改用多媒體輔助實驗教學,就可以將實驗操作及現象用圖片、動畫的形式展現出來,除了能觀察細菌鞭毛是否存在,還能清晰地了解各種細菌鞭毛的形態(tài)結構,甚至是超微結構,學生們還可以清晰地看到鞭毛的運動情況。細菌一般以二分裂方式繁殖,教師可以通過動畫的形式使學生更加直觀地觀看球菌在一個平面、兩個平面或者多個平面上的分裂。對于實驗操作過于煩瑣、受課時限制等因素影響只能作為展示部分的內容,如結核分枝桿菌、白喉棒狀桿菌、破傷風桿菌的培養(yǎng)及形態(tài)觀察,可以利用多媒體動畫技術模擬整個實驗過程。另外,利用多媒體教學,可以解決教師在講臺講解并示范實驗操作時,學生難以看清具體操作細節(jié)的難點,實驗課上需要實驗操作部分的內容也可以通過錄制教學錄像,上課前學生先觀看錄像,掌握操作要領后再進行實驗。病毒是無細胞結構的最小最簡單的微生物,以納米為測量單位,須在電子顯微鏡下才可觀察到。但是,電子顯微鏡價格十分昂貴,一般學校都無條件配備,教師可以收集各種微生物的電鏡照片制作出助教型多媒體課件給學生觀看,以便于學生了解病毒形態(tài)。本校實驗教學中心已配備了多間多媒體實驗室便于教師教學,同時也明顯提高了醫(yī)學微生物實驗教學效果。

4 改革授課方式,開展師生互動

以前醫(yī)學微生物實驗課中理論內容偏多,課前教師通過課件講解實驗原理及方法,針對重要的實驗環(huán)節(jié)進行演示并提出注意事項,學生再進行實驗操作,最后完成實驗報告。在此模式下,學生相對缺乏主動性,只是按照教師的要求機械地進行實驗操作;另外,受時間限制,教師也很難與每個學生都進行互動交流,很難及時發(fā)現每個學生的操作情況。因此,以前的實驗課授課方式不能體現“學為中心”,仍是以“教為中心”,很難發(fā)揮學生的主動性和創(chuàng)造性。改革后,課前教師提前通知學生接下來的實驗課內容,提醒學生對實驗內容進行預習,并復習相關的理論知識。在教學中除了精簡理論內容外,教師針對每個小組的設計性實驗方案提出問題及建議,同學們也都熱情高漲,踴躍提出問題,經過相互交流討論,積極尋找實驗方案中存在的問題,完善實驗方案,學生對相關章節(jié)知識點也更加深入地理解、掌握及運用。通過師生互動的方式進行教學,提高了學生的綜合學習能力和語言表達能力,拓展了知識面和思維空間。同時,還需要重視對實驗過程及結果的記錄,實驗記錄是實驗環(huán)節(jié)中十分重要的組成部分,是分析實驗問題的重要依據[6]。涉及微生物繁殖周期的實驗內容時,可能實驗結果需要到實驗后的24小時或者更久才能觀察到,也可能會因實驗材料、實驗環(huán)境等因素有所不同,實驗結果有的符合預期,有的出人意料。學生對于不符合預期的結果通常都不夠重視,因此,實驗課上教師要求學生做好實驗的同時,需要做好實驗記錄,就算實驗失敗了,學生可以結合實驗記錄,認真獨立分析實驗失敗的原因,找到解決和改進的方案,學生加深了對此次實驗理解的同時,學生嚴謹的科研態(tài)度以及分析問題的能力也得到了提升。

5 改革考核模式,加強學生對實驗課程的重視程度

以前的醫(yī)學微生物學實驗在結束后,教師僅僅根據實驗報告來評價實驗情況,這種單一的考核形式存在一些問題。一方面,學生往往不重視實驗課程,實驗報告的書寫也常常不夠認真;另一方面,這樣的考核方式無法充分有效地反映學生的能力水平,不符合當今社會對人才培養(yǎng)的需求。我們采用實驗課與理論課分開考核的模式,實驗課總分為100分,評定方式為平時成績和期末考試成績各占50%。其中,平時成績主要考查學生在實驗課上的出勤情況、實驗操作的技巧與規(guī)范、實驗記錄的準確性與完整性、實驗結果的準確性和可靠性,以及實驗報告的書寫質量等方面,通過綜合考查這些因素來評價學生在實驗課中的表現。綜合設計性實驗還要考查學生實驗方案的設計情況以及實驗報告中對實驗結果的分析,對于表現突出的學生額外加分獎勵。實驗課期末考試根據平時實驗課上的實驗內容,教師準備一些題目,內容可以是細菌革蘭染色、抗酸染色、消毒、滅菌、無菌操作、培養(yǎng)基制備等用時不多的實驗。采用抽簽考試的形式,教師首先根據學生所抽取的題目提問,涉及實驗原理、實驗操作要點或可能出現的實驗現象等內容。學生口頭回答問題后,再進行具體實驗操作,然后根據學生的問題回答情況、實驗操作的規(guī)范性以及實驗結果的準確性等綜合評估,給予實驗課期末考試成績。最終,結合學生在平時實驗課上的表現,計算總成績。通過這種考核模式,既能讓學生更加重視醫(yī)學微生物學實驗課,又有利于教師對學生綜合素質的考查。此外,該模式還能在不增加財力投入的情況下,有效提高實驗課的教學質量。

結語

通過醫(yī)學微生物學實驗教學改革,以“學生為主體、教師為主導”的教學理念得到體現,學生的學習積極性顯著提高。他們在實驗過程中能夠發(fā)現問題,提出自己的觀點,并能夠有效解決問題。然而,隨著教學改革的推進,我們意識到在符合教學大綱要求和人才培養(yǎng)方案的前提下,需要滿足不同醫(yī)學專業(yè)學生個性化培養(yǎng)的需求,以實現新時代醫(yī)學人才培養(yǎng)的目標。因此,在醫(yī)學微生物學實驗教學中,綜合設計性實驗內容和授課方式仍需要不斷探索、實踐和完善。